DLC 膜の繰り返し衝突に伴う摩耗機構の解明

摘要

無潤滑状態で低摩擦，高耐摩耗性を達成する手段として，しゅう動面への硬質薄膜コーティングの開発が進hでおり，最も期待されている材料の一つにDLC（Diamond-Like Carbon）膜がある．DLC 膜とは，高硬度，耐摩耗性，表面平滑性などの優れた特性から磁気記録媒体，金型，軸受，エンジンしゅう動部品及び切削工具などの幅広い産業分野への応用が期待されている．DLC 膜に対する衝突摩耗の従来の研究としては，潤滑下において強制的に微小すべりが発生するように衝突角度を試験片に対して垂直（90°）にして衝突実験を行った場合，DLC 膜の摩耗機構はアブレシブ摩耗が支配的であり，またDLC 膜の耐久性はa-C:H 膜と比べてa-C 膜の方が優れていると報告されている．従来の研究では大まかな耐久性は報告されているが，DLC 膜の衝突摩耗の開始条件が明らかではない．そこで本研究では，臨界繰り返し衝突回数に及ぼす衝突荷重及びDLC膜の膜厚の影響を明らかにする．従来，DLC 膜の衝突摩耗量は衝突摩耗痕の形状測定から明らかにされていたが，この場合，基板の塑性変形量とDLC膜の摩耗量を分離して評価できない問題があった．そこでFIB（Focused Ion Beam）を用いたDLC 膜摩耗痕の断面観察から，衝突回数に伴う基板の塑性変形量，DLC 膜の摩耗による膜厚の減少量の測定を可能にした．